从电子皮肤到毫克级机器人，一篇文章带你看懂MEMS微机电系统-新东方前途出国

提到MEMS，绝大多数人仍觉得陌生，但是其实MEMS早已遍布了我们生活的方方面面。MEMS的学科基础涉及机械工程、物理学、自动化系统、生物医药、电子工程、计算机等，并在多个行业均有应用，为可穿戴医疗设备、智能机器人、智能家居系统、军事自动化等领域提供了广阔的发展空间。由于其智能化的特性，MEMS也被称为Smart Matter。

在医疗层面，微型机电系统的应用主要可用于诊断、治疗、辅助（如助听器）等领域。由于人体结构的复杂性，许多医疗数据无法直接由医者感知或者通过大型设备来实现实时监测。因此，体积更小、携带轻便的微型机电系统产品在过去20年发展迅速，如医疗助听器、心率调整器、电子假肢等等。

电子皮肤技术的发展使假肢也能产生并传输触觉。人类的手部有一万七千个触觉传感器，能帮助我们更好地感受物理世界。传统的假肢无法实现对物理世界的精确感知，反而容易出现机械式的断裂和故障。来自斯坦福大学的 Professor Bao 一直致力于电子皮肤的研究，她希望通过电子皮肤包裹假肢来改善这种情况，减轻诸如截肢、烧伤等患者的前期疼痛并增强后期感知。

如上图所示研究的橡胶材料，比皮肤更有弹性，被割伤之后可以自动愈合（切成两半的材料重新愈合不到一分钟），可以拉伸到人体皮肤远不能承受的程度而不会断裂。而触觉传感器是研究过程中的重要组成部分。如上图所示木质假肢集合了大量复杂的MEMS元件，每个指尖都配置了有弹性的触摸传感器，在保持接触时的逼真触感的同时，传感器内的微型电路能够将实时获取的数据传输到位于手掌的电子控制中心。

可穿戴或植入式MEMS通过更直接、更简易地方式向使用者传递信息。消费层面的常见产品诸如Apple Watch、小米手环等。如Apple Watch的结构中，可以大致分为处理器、存储单元、通信单元、传感器单元等，这些单元均需要使用微型机电系统。MEMS直接获取使用者的身体数据，并利用其中的人工智能算法进行分析，实现运动状态追踪、心跳速率测量、甚至运动风险的警告等。

根据美国公布的《2016-2045年新兴科技趋势报告》以及最新《2017-2047年新兴科技趋势报告》

• 保守预测，未来30年内将会有超过1千亿的设备连接在互联网上。这些设备包括了移动设备、可穿戴设备、家用电器、医疗设备、工业探测器、监控摄像头、汽车、智能服装等

• 它们通过微型机电系统所完成的数据的采集和共享将会给我们的工作和生活带来一场新的信息革命

• 数据建模表明，未来30年里机器人、自动化、生物医药科学等10个核心领域的发展将最有可能影响全世界